JPH1085567A - 複合分離膜及びその製造方法 - Google Patents

複合分離膜及びその製造方法

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JPH1085567A
JPH1085567A JP8263695A JP26369596A JPH1085567A JP H1085567 A JPH1085567 A JP H1085567A JP 8263695 A JP8263695 A JP 8263695A JP 26369596 A JP26369596 A JP 26369596A JP H1085567 A JPH1085567 A JP H1085567A
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porous
membrane
composite separation
separation membrane
carbon
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JP8263695A
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Motoyuki Suzuki
基之 鈴木
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Tokyo Gas Co Ltd
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Tokyo Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】水やアルコールなどの極性溶媒中の微量成分
(例えばトリハロメタンなど)の分離等に有効に使用で
きる新規且つ有用な複合分離膜を得る。 【解決手段】多孔質セラミックス膜の面に対して天然ガ
スの熱分解生成物からなる多孔質炭素膜を一体に接合さ
せてなることを特徴とする複合分離膜及び多孔質セラミ
ックス膜の面に対して天然ガスを熱分解させて炭素を析
出させることにより多孔質炭素膜を形成することを特徴
とする多孔質セラミックス膜に対して多孔質炭素膜を一
体に接合させてなる複合分離膜の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水やアルコールな
どの極性溶媒中の微量成分を分離するために用いる複合
分離膜及びその製造方法に関し、より詳しくは多孔質セ
ラミックス膜の面に対してメタン又はメタンを主成分と
するガスの熱分解により形成される炭素からなる多孔質
炭素膜を接合させてなる複合分離膜及びその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、セラミックス部材上へ炭素皮膜を
形成する技術は、例えば半導体装置を構成するに際して
導電性被膜を作製する場合などについて各種知られてい
るが、その形成方法としてはCVD法やスパッタリング
法、或いは高分子化合物の熱分解により形成する方法が
殆んどである。しかし、極性溶媒中の微量成分の分離に
有効に使用することができる多孔質セラミックス膜を支
持体とし、これに多孔質炭素膜を接合してなる複合分離
膜、就中、その炭素膜の炭素源としてメタン又はメタン
を主成分とするガス、例えば天然ガスを使用して形成し
てなる複合分離膜及びその製造方法については未だ開発
されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、その
ような炭素源を用いて多孔質のセラミックス膜に対して
多孔質の炭素膜を一体に接合してなり、水やアルコール
などの極性溶媒中の微量成分(例えばトリハロメタンな
ど)の分離等に有効に使用することができる新規且つ有
用な複合分離膜及びその製造方法を提供することを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、多孔質セラミ
ックス膜の面に対してメタン又はメタンを主成分とする
ガス、就中、天然ガスの熱分解生成物からなる多孔質炭
素膜を一体に接合させてなることを特徴とする複合分離
膜を提供し、また本発明は、多孔質セラミックス膜の面
に対してメタン又はメタンを主成分とするガス、就中、
天然ガスを熱分解させて炭素を析出させることにより多
孔質炭素膜を形成することを特徴とする多孔質セラミッ
クス膜に対して多孔質炭素膜を一体に接合させてなる複
合分離膜の製造方法を提供するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明に係る複合分離膜は多孔質
のセラミックス膜に対して多孔質の炭素膜を一体に接合
させてなるものである。その多孔質セラミックス膜の形
状はシート状等の平膜状、管状(断面が円形状とは限ら
ず、断面三角形以上の多角形の場合を含む)等の適宜の
形状として構成することができる。またその多孔質の細
孔径としては好ましくは0.01〜100μm程度の範
囲で構成することができ、さらにその多孔質セラミック
ス膜の材質としては、上記形状の多孔質の膜として構成
し得るセラミックスであれば特に限定はないが、その好
ましい例としては、アルミナ、ムライト、コーディエラ
イト、ジルコニア、多孔質ガラス等の酸化物系セラミッ
クス、炭化ケイ素等の炭化物系のセラミックスを挙げる
ことができる。
【0006】本発明においては、それら平膜状(シート
状等)、或いは管状(円筒状等)等の形状の多孔質セラ
ミックス膜に対して、それが平膜状の場合にはその片面
又は両面に天然ガス等のメタン又はメタンを主成分とす
るガスを熱分解させて炭素を析出させることにより多孔
質炭素膜を一体に接合させることによって形成すること
ができる。また、それが管状の場合には、同じく天然ガ
ス等のメタン又はメタンを主成分とするガスを熱分解さ
せて炭素を析出させ、これによりその内周面及び/又は
外周面に多孔質炭素膜を一体に接合させることにより構
成される。
【0007】ここで、上記多孔質炭素膜の接合を行う場
合の好ましい態様例としては、メタン又はメタンを主成
分とするガスを炭素源とし、これを好ましくはバーナー
火炎の不完全燃焼を利用して熱分解させ、この熱分解に
より多孔質セラミックス膜上に炭素を析出させることに
より実施することができる。この場合メタン又はメタン
を主成分とするガスとしては特に天然ガス(含:都市ガ
ス)を使用することができるので、本発明はこの点でも
有利である。
【0008】本発明では、以上のようにして得た複合分
離膜を水やアルコールなどの極性溶媒中の微量成分(例
えばトリハロメタン等)の分離に使用する。図1〜図2
はその構造、原理及び使用態様を模式的に示すもので、
図1は円筒状の複合分離膜の場合、図2はシート状の複
合分離膜の場合を示している。まず図1(a)は円筒状
の複合分離膜1の構造を示し、図1中、2は円筒状の多
孔質セラミックス管、3は多孔質炭素膜であり、図1の
とおり多孔質炭素膜3はセラミックス管2を支持体と
し、その外周面に一体に接合されている。
【0009】図1(b)は、その円筒状の複合分離膜1
の使用態様を原理的に示す模式図である。例えば微量成
分を含む極性溶媒を複合分離膜1に対して導管Aから導
入すると、微量成分は複合分離膜1を透過して(複合分
離膜1の選択的透過作用により)分離され、図中Cとし
て示す導管から排出され、一方、微量成分が分離、除去
された溶媒は導管Bから排出される。なお、図1(b)
には複合分離膜1が1個の場合を示しているが、2個以
上の複数個を併置して使用することにより微量成分を含
む多量の溶媒を処理することができる。また、それぞれ
の導管に示した矢印(→)はそれぞれの流体の流れ方向
を示している。
【0010】次に、図2はシート状の複合分離膜4の使
用態様を模式的に示すものである。ここではシート状複
合分離膜1を複数個(9個)併置した場合を示している
が、その数は適宜選定でき、これによる分離の原理は図
1に示す円筒状の複合分離膜の場合と同じである。図2
中、5はシート状の多孔質セラミックス、6はその一面
に一体に形成され接合された多孔質炭素膜であり、こう
して構成された複数のシート状複合分離膜4が、図2の
とおり一つ置きに且つ左右の面位置を逆にして交互に間
隔を置いて配置される。その間隔(間隙)が流体の通路
となるが、微量成分を含む溶媒は複合分離膜4の多孔質
セラミックス側が相対して面する側の通路に導入され
る。
【0011】例えば微量成分を含む溶媒が導管Aを通し
て導入されると、微量成分は複合分離膜4を選択的に透
過して(複合分離膜4の選択的透過作用により)分離さ
れ、複合分離膜4の多孔質炭素膜側が相対して面する側
の通路(間隙)を経て符号Cとして示す導管から排出さ
れる。一方、微量成分が分離、除去された溶媒は導管B
から排出される。なお図1(b)の場合と同じく、各導
管に示した矢印(→)はそれぞれの流体の流れ方向を示
している。
【0012】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明がこれら実施例により限定されない
ことはもちろんである。本実施例では多孔質セラミック
ス膜として多孔質アルミナ製の円筒状の膜を使用し、ブ
ンゼンバーナーを用いた都市ガス(主成分=メタン)の
熱分解によりその外周面に炭素皮膜を形成した例を記載
している。
【0013】アルミナ粉を原料として押出し成形により
管状(円筒状)に成形し、乾燥、焼成して多孔質セラミ
ックス管(以下、適宜セラミックス管、管状セラミック
ス担体等と指称する)を作製した。この管の寸法は内径
7mm、外径10mm、長さ200mmであり、多孔質
の孔の平均孔径は1μmのものである。この管状セラミ
ックス膜の外周面に対して熱分解法により多孔質炭素膜
を形成した。炭素源としては都市ガス(主成分=メタ
ン)を使用し、装置としてはブンゼンバーナーを使用し
た。
【0014】図3(a)〜(c)はブンゼンバーナーに
おける一次空気口(バーナー下からの空気の導入口)の
開度如何による火炎の状態等を模式的に示したものであ
る。このうち図3(a)は一次空気口を閉とした場合、
図3(b)は一次空気口を半開とした場合、図3(c)
は一次空気口を全開とした場合であるが、本実施例にお
いては図3(a)の火炎状態で実施した。なお、図3
(a)〜(c)中、7は還元炎(未燃焼部)、8は不完
全燃焼部、9は酸化炎(外炎)を示している。
【0015】操作に際しては、まずバーナーに点火後、
一次空気口を閉として一次空気を遮断し、二次空気(火
炎の廻りから得られる空気)のみで燃焼を行わせ、バー
ナー火炎の長さを30cmとした。次いでバーナーから
の距離が5cm、10cm及び20cmの高さにそれぞ
れセラミックス管を約1分間入れた後、室温で冷却し
た。この操作をそれぞれのセラミック管の表面に炭素の
析出が目視により確認できるまで繰り返し行い、それら
各セラミックス管毎にその外表面のどの位置でも均一な
炭素膜となるようにした。
【0016】図4(a)〜(c)は上記操作により形成
された各炭素膜の電子顕微鏡写真(倍率:5000倍)
である。この場合炭素皮膜は管状セラミックス担体の表
面に形成されているので、走査型電子顕微鏡で見るため
に炭素皮膜担持の該管状セラミックスを破壊して、その
破片を炭素皮膜面を上にして架台に乗せて金を蒸着した
後、電子顕微鏡により撮影した。図4(a)はバーナー
出口から5cmの位置でセラミックス管面に析出させた
炭素膜、図4(b)はバーナー出口から10cmの位置
でセラミック管面に析出させたもの、図4(c)はバー
ナー出口から20cmの位置でセラミック管面に析出さ
せた炭素膜についての写真である。
【0017】図4(a)〜(c)から明らかなとおり、
何れの場合にも炭素が比較的均一に析出しているが、炭
素粒子自体は成長しておらず、また分子量はあまり大き
くはなく、しかも各粒子間には微細な空孔を有している
ことが分かる。なお、セラミック管について火炎位置3
0cmの箇所すなわちガス出口から30cm離れた炎の
頂点でも上記と同じように操作して実施したが、この場
合には酸素が比較的豊富で、ガスが完全燃焼しているた
め炭素の析出は見られなかった。
【0018】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によればメタン又
はメタンを主成分とするガスを炭素源とし、これを熱分
解させて炭素を析出させることにより、多孔質セラミッ
クス膜に対して多孔質炭素膜を一体にしかも均一に接合
することができる。また、こうして得られる複合膜は、
水やアルコールなどの極性溶媒中の微量成分(例えばト
リハロメタンなど)の分離等に有効に使用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る複合分離膜(円筒状型)の構造及
び使用態様を模式的に示す図。
【図2】本発明に係る複合分離膜(シート状)の構造及
び使用態様を模式的に示す図。
【図3】実施例で使用したブンゼンバーナーにおける一
次空気の導入口の開度如何による火炎の状態等を模式的
に示す図。
【図4】実施例で得られた炭素皮膜の微細構造を示す図
(電子顕微鏡写真:倍率=5000倍)。
【符号の説明】 1 円筒状の複合分離膜 2 円筒状多孔質セラミックス管 3 多孔質炭素膜 4 シート状の複合分離膜 5 シート状多孔質セラミックス 6 多孔質炭素膜 7 還元炎(未燃焼部) 8 不完全燃焼部 9 酸化炎(外炎)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多孔質セラミックス膜の面に対して天然ガ
    スの熱分解生成物からなる多孔質炭素膜を一体に接合さ
    せてなることを特徴とする複合分離膜。
  2. 【請求項2】多孔質セラミックス膜の面に対して天然ガ
    スを熱分解させて炭素を析出させることにより多孔質炭
    素膜を形成することを特徴とする多孔質セラミックス膜
    に対して多孔質炭素膜を一体に接合させてなる複合分離
    膜の製造方法。
  3. 【請求項3】上記熱分解による炭素の析出をバーナー火
    炎の不完全燃焼を利用して行う請求項2記載の複合分離
    膜の製造方法。
JP8263695A 1996-09-12 1996-09-12 複合分離膜及びその製造方法 Pending JPH1085567A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9962648B2 (en) 2014-12-17 2018-05-08 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E. V. Carbon membrane, process for the manufacture of carbon membranes and use thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9962648B2 (en) 2014-12-17 2018-05-08 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E. V. Carbon membrane, process for the manufacture of carbon membranes and use thereof

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